Machines électriques non conventionnelles
275 pages
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Machines électriques non conventionnelles , livre ebook

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Description

Les chaînes de conversion électromécanique voient leur champ d'application s'étendre à tous les domaines de l'industrie, des transports et de la production d'énergie. Les exigences des cahiers des charges, de plus en plus fortes, constituent autant de problématiques de recherche pour chacun des éléments de la chaîne, parmi eux les machines électriques.
La définition même de machine non conventionnelle n'est sûrement pas unique selon que l'on considère les fonctions qu'elles doivent remplir, l'indice de sécurité qu'elles doivent atteindre, la dynamique de leur réponse ou la performance (puissance, couple) volumique et massique. Pour répondre à ces contraintes il faut envisager des machines avec des topologies originales, avec des matériaux nouveaux, comme les supraconducteurs, ou à caractéristiques améliorées, comme les aimants permanents ou les matériaux ferromagnétiques.
Les études de ces machines reposent sur des dimensionnements souvent complexes qui font appel à plusieurs disciplines et profitent largement de l'évolution des méthodes et outils de calcul. Dans ce premier ouvrage, après un chapitre de rappels sur les outils de base de calcul et sur les propriétés des matériaux, trois autres chapitres sont consacrés à des familles de machines tournantes définies à travers leurs fonctions, vitesses lentes et vitesses élevées, ou à travers les matériaux utilisés, les supraconducteurs.
Introduction. Chapitre 1. Outils théoriques et matériaux pour les machines électriques. Chapitre 2. Machines lentes à couplage dentaire. Chapitre 3. Machines électriques rapides. Chapitre 4. Machines à supraconducteurs. Index.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 15 avril 2011
Nombre de lectures 61
EAN13 9782746240971
Langue Français
Poids de l'ouvrage 25 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0750€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait




















Machines électriques non conventionnelles




































© LAVOISIER, 2011
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN 978-2-7462-2574-9


Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part,
que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.


Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, April 2011.





Machines électriques

non conventionnelles











sous la direction de

Abderrezak Rezzoug

Mohammed El-Hadi Zaïm

















Il a été tiré de cet ouvrage
20 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 20 Machines électriques non conventionnelles
sous la direction de Abderrezak Rezzoug et Mohammed El-Hadi Zaïm
fait partie de la série GÉNIE ÉLECTRIQUE
dirigée par René Le Doeuff et Jean-Claude Sabonnadière


TRAITE EGEM
ELECTRONIQUE – GENIE ELECTRIQUE – MICROSYSTEMES

Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de
disposer d’un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la
maîtrise de la conception, de la fabrication et de l’utilisation des composants,
circuits et systèmes utilisant l’électricité, l’optique et l’électronique comme
support.

Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements
physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines
traitées, ce traité constitue un état de l’art structuré autour des quatre grands
domaines suivants :
Electronique et microélectronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes

Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux du domaine qu’il étudie. Une classification des différents
articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé
orientent le lecteur vers ses points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi
d’un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.



















Liste des auteurs


Hamid BEN AHMED Daniel MATT
SATIE IES
ENS Cachan Bretagne Université Montpellier 2
Bruz
Abderrezak REZZOUG
Nicolas BERNARD GREEN
IREENA Université Henri Poincaré
Institut Universitaire de Technologie Nancy-Université
Université de Nantes ENS Cachan Bretagne
Saint-Nazaire Bruz

Bruno DOUINE Abdel Mounaïm TOUNZI
GREEN LEEP
Université Henri Poincaré Université des Sciences et
Nancy-Université Technologies de Lille
Villeneuve d’Ascq
Jean LÉVÊQUE
GREEN Mohammed El-Hadi ZAÏM
Université Henri Poincaré IREENA
Nancy-Université Polytech’ Nantes
Université de Nantes
Saint-Nazaire


Table des matières
Introduction ................................... 15
Abderrezak REZZOUG, Mohammed El-Hadi ZAÏM
Chapitre 1. Outils théoriques et matériaux pour les machines
électriques .................................... 19
Abderrezak REZZOUG, Mohammed El-Hadi ZAÏM
1.1. Outils théoriques ............................ 19
1.1.1. Electromagnétisme et machines tournantes ........ 19
1.1.2. Mécanique des machines tournantes ............ 26
1.1.3. Thermique des machines tournantes ............ 28
1.2. Les matériaux.............................. 33
1.2.1. Isolants............................... 33
1.2.2. Conducteurs ........................... 38
1.2.3. Matériaux magnétiques .................... 41
1.2.3.1. Matériaux doux ...................... 41
1.2.3.2. Matériaux durs (aimants permanents) ........ 44
1.2.3.3. Poudres48
1.2.3.4. Amorphes-Verres métalliques ............. 48
1.3. Bibliographie .............................. 50











10 Machines électriques non conventionnelles

Chapitre 2. Machines lentes à couplage dentaire .......... 53
Daniel MATT, Abdel Mounaïm TOUNZI, Mohammed El-Hadi ZAÏM
2.1. Introduction ............................... 53
2.2. Positionnement du problème. Ebauche des limites
de faisabilité ................................. 55
2.2.1. Définition ............................. 55
2.2.2. Performances massiques ou volumiques
des machines électriques........................ 57
2.2.3. Influence de la fréquence de conversion
électromécanique ............................ 58
2.2.3.1. Couplage dentaire .................... 61
2.2.3.2. Couplage harmonique .................. 62
2.2.4. Densité d’effort électromagnétique ............. 64
2.2.5. Valeurs limites du couple massique ............. 70
2.2.6. Comparaison avec l’usage d’un moto-réducteur..... 73
2.3. Machines à bobinage dentaire et à plots dentés ......... 75
2.3.1. MRV à bobinage dentaire ................... 75
2.3.2. MRV à plots dentés....................... 79
2.3.3. Machines à plots dentés excitées .............. 82
2.3.3.1. Machine à plots dentés excitée à double
saillance ................................ 82
2.3.3.2. Machine à plots dentés excitée et inversion
de flux ................................. 87
2.4. Machines à bobinage réparti et effet vernier ........... 91
2.4.1. Machine à réluctance variable ................ 91
2.4.1.1. MRV non excitée ..................... 97
2.4.1.2. MRV excitée........................ 101
2.4.2. Machine vernier à aimants .................. 109
2.5. Bibliographie .............................. 117
Chapitre 3. Machines électriques rapides ............... 123
Mohammed El-Hadi ZAÏM, Hamid BEN AHMED, Nicolas BERNARD
3.1. Intérêt du fonctionnement à haute vitesse de rotation ..... 123












Table des matières 11

3.2. Critères et contraintes d’une machine haute vitesse ...... 127
3.2.1. Tenue mécanique ........................ 127
3.2.2. Pertes magnétiques ....................... 131
3.2.2.1. Tôles ferromagnétiques et poudres de fer ...... 131
3.2.2.2. Pertes magnétiques .................... 132
3.2.3. Pertes aérodynamiques ..................... 138
3.2.4. Système de guidage140
3.2.5. Conséquences et performances limites ........... 143
3.3 Types de machines électriques ................... 146
3.3.1. Machine à induction ...................... 146
3.3.2. Machines synchrones...................... 148
3.3.2.1. Machines à aimants permanents............ 148
3.3.2.2. Machines synchrones à réluctance variable .... 151
3.3.3. Machine à réluctance variable à double saillance
(MRVDS) ................................. 155
3.4. Exemples d’applications ....................... 156
3.4.1. Usinage à grande vitesse (UGV) ............... 157
3.4.2. Pompage et compression à très grande vitesse ...... 162
3.4.3. Stockage électromécanique d’énergie ........... 164
3.5. Problématique d’optimisation des machines rapides ..... 173
3.5.1. Modélisation ........................... 173
3.5.1.1. Puissance électromagnétique .............. 174
3.5.1.2. Pertes cuivre ........................ 175
3.5.1.3. Pertes fer .......................... 176
3.5.1.4. Pertes aérodynamiques ................. 177
3.5.1.5. Contrainte thermique .................. 178
3.5.2. Optimisation178
3.5.2.1. Formulation du problème ................ 178
3.5.2.2. Maximisation de la puissance
électromagnétique .......................... 181
3.5.2.3. Maximisation de la puissance volumique ...... 181
3.5.2.4. Optimisation avec pertes aérodynamiques ..... 186
3.5.3. Conclusion sur la maximisation de la puissance
volumique ................................. 187
3.6. Bibliographie .............................. 188























12 Machines électriques non conventionnelles

Chapitre 4. Machines à supraconducteurs ............... 195
Abderrezak REZZOUG, Jean LÉVÊQUE, Bruno DOUINE
4.1. Introduction ............................... 195
4.2. Les matériaux supraconducteurs en électrotechnique ..... 196
4.2.1. La supraconductivité ...................... 196
4.2.2. Grandeurs critiques ....................... 198
4.2.2.1. Température critique ................... 198
4.2.2.2. Champs magnétiques critiques ............ 198
4.2.2.3. Densité de courant critique ............... 202
4.3. Les matériaux supraconducteurs utilisés dans les machines
électriques ................................... 204
4.3.1. Les supraconducteurs BTC .................. 205
4.3.1.1. Structures des conducteurs BTC ........... 205
4.3.1.2. Exemples de conducteur BTC ............. 206
4.3.2rs HTC 207
4.3.2.1. Structures des matériaux supraconducteurs HTC . 207
4.3.2.2. Grandeurs critiques.................... 209
4.3.2.3. Champ magnétique d’irréversibilité ......... 210
4.3.2.4. Champ magnétique transverse et parallèle ..... 211
4.3.2.5. Supraconducteurs HTC massifs ............ 211
4.3.2.6. Rubans et fils supraconducteurs,
technologie PIT ........................... 213
4.3.2.7. Films supraconducteurs ................. 215
4.4. Pertes en champ propre dans les supraco

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